随着河道清淤准确度的提高,在清淤工作中要求检测水下淤泥的密度,本设计采用光电传感器检测水下淤泥密度并将结果显示在计算机上,可以指导清淤人员准确高效地清理河道,目前国内外传统的测量淤泥方法有以下几种:钻孔取样法,使用钻机单点采集柱状淤泥样本,但钻孔取样对淤泥的扰动不能避免,浮泥和流泥样本无法采集,无法测量其密度,且其工作量大,价格昂贵,效率低;静力触探法,用专用测杆进行,通过单点测定淤泥层对测杆的比贯入阻力来计算淤泥的承载力,从而确定淤泥厚度,但无法测定淤泥的密度,也无法查明浮泥和流泥的分布;放射线探测法,是根据放射线的放射衰减比率来测定淤泥的密度,测定精度较高,但工作效率低,对人员和被测区域环境有潜在的放射性危害,不适合在工程测量中使用;多普勒双频超声波测量法,原理是以高频测量泥水界面,再通过低频测量淤泥底层距水面距离,从而得到淤泥厚度;这种方法较之其他方法高效快速,但淤泥的密度无法测定。
本探测仪采用光电法检测水下淤泥分布及密度情况,具有体积小、功耗低、安全性强、准确度较高等特点。能够分辨出不同密度的淤泥,对淤泥的扰动也小。
1 淤泥密度探测仪基本原理及构成
淤泥密度探测仪采用光电法探测淤泥密度,原理是当光路长度一定,介质对光的吸收量和它的密度成比例。据此,由光源发送一束光,经不同密度的淤泥吸收后,光电传感器接收到的光强度不一样,产生的电信号大小也就不一样,这样能够将淤泥密度转变成电信号。根据实验得到淤泥密度与电信号的关系,可以测量淤泥密度从而区分不同泥层。
淤泥密度探测仪主要由光电传感器和数据转换与传输系统构成。光电传感器探测淤泥的密度,数据转换与传输系统将光电传感器采集到的电信号进行转换,然后,通过RS485总线串行传输至计算机。
1.1 光电传感器
光电传感器主要由光源和硅光电池构成。硅光电池是一种能将光能直接转换成电能的半导体器件,对有效入射光的吸收率达到90%以上。光电池的光谱特性曲线的光谱响应范围为400~1100mm。
硅光电池对波长为850nm左右的光最为敏感,因此选择波长为850nm的红外LED作为光源。
红外LED发射出红外光,经不同密度的淤泥吸收后,硅光电池接收到的光强度不同,从而产生不同大小的电信号,经三极管放大后传输至单片机,进行信号处理。
2 光电传感器的标定
2.1 淤泥分层
由淤泥分层理论可知,不同淤泥层面的划分标准因不同地区泥质而异,按照一般的情况,可以大致按密度变化范围划分出4个层面。
2.2 标定
在实验室中配置出表1中四个密度范围的淤泥样本,将光电传感器放入事先配置好的泥样中,让泥样均匀分布在红外LED和硅光电池中间,测量不同密度泥样下产生的电信号大小,进行三次试验。
由表1、表2可以得出光电传感器产生电信号与所在泥层的对应关系。
根据光电传感器检测到的电信号大小,可以得出光电传感器所在泥层的密度从而分层。
3 数据转换与传输
3.1 数据转换
数据转换核心器件是stc12c5410ad型单片机,程序通过在线可编程系统直接烧写到单片机,无需专用编程器,方便对程序的修改。光电传感器产生的电信号经放大后送给单片机上,经AD转换后以数字量输出。信号采集与转换程序如下:
3.2 数据传输
水下测量深度按10m考虑,而RS485电平抗干扰性好,有效传输距离长,故选择将数字信号经RS485总线串行传输至计算机,经计算机进一步处理后显示泥层以及该泥层的密度,从而起到指导工作人员清淤的作用。
全手打的,累死我了!
请问怎么能联系到你
。。。不知道 我没选这个领域擅长啊